DE3807495A1 - Verfahren zum schnellerwaermen und kuehlen von brenngut in periodischen und kontinuierlich betriebenen keramischen oefen - Google Patents

Description

Bei der Herstellung von keramischen Erzeugnissen auf wirt­ schaftliche Weise ist das schnelle Durchführen des Brennab­ laufs von wesentlicher Bedeutung. Insbesondere der Abwärm- und Kühlprozeß erfolgt bislang noch unter Zeitverschwendung wenn es sich um gestapelte Brennbesätze handelt, die nur schwer zu durchströmen sind. Da aber in diesen Temperatur­ bereichen die Konvektion gegenüber der Strahlung die dominie­ rende Wärmeübertragungsgröße ausmacht, ist umso mehr eine beschleunigte Ofenatmosphärenbewegung erwünscht, wenn mög­ lich in ungleichförmiger, turbulenter Weise. Es ist ferner dabei zu beachten, daß in die jeweils betreffende Ofenzone kein störendes Fremdgas eintritt, was unter Umständen zu einer unerwünschten Oxidation oder Reduktion am Brenngut führt.

Vorschläge zur Verbesserung der Konvektionsleistung in sol­ chen Öfen sind reichlich gemacht worden, z. B. mittels lokale Gebläseumwälzeinrichtungen in verschiedener Ausführung und Wirkung.

Der Nachteil ist dabei der große Leitungsaufwand und Isola­ tionsverlust durch das Herausführen und Wiedereinführen von Ofengas in den Ofen. Die Dichtungsprobleme sind dabei oft nicht einwandfrei zu lösen wegen unterschiedlicher anzuschlie­ ßender Materialien mit ihren verschiedenen Dehnungsverhalten.

Ein älteres Verfahren nach DBP 12 88 752 zielte bereits auf eine rhythmische Gaslängsbewegung in Tunnelöfen und hat sich soweit bewährt, allerdings auch nicht mehr bei längeren Öfen oder dichteren Besätzen wegen des größeren Luftwiderstandes der Brennbesätze. Ferner erfaßte die hierbei hervorgerufene turbulente Gasbewegung alle Zonen des Ofens gleichermaßen, obgleich dies wegen des meist unterschiedlichen Brennverhal­ tens des Brenngutes in den verschiedenen Temperaturbereichen oft nicht erforderlich war.

Die Problematik liegt ferner in dem Mißverhältnis von möglichem zeitlichen Luft- bzw. Gasdurchsatz durch einen stationären oder kontinuierlichen Brennofen und zu einem solchen zum schnelleren Anwärmen bzw. Kühlen erforderlichen.

Ein solches Mißverhältnis entsteht auch wenn wie nach dem Stand der Technik in der Anwärmzone von Tunnelöfen zur Gas­ umwälzung Gashochgeschwindigkeitsbrenner eingesetzt werden sollen, obwohl infolge exothermen Brenngutes kaum Heizleistung erforderlich ist. Auch schon verwendete Luftinjektoren, welche in Heizlöcher von Tunnelöfen stationär eingesetzt wurden, hatten nur geringe Wirkung. Das Förderverhältnis Treibluft zu Förderluft ist dazu ohnehin zu ungünstig.

Es geht also darum, im Ofenraum mehr an Volumen in unter­ schiedliche Zonen und/oder zu unterschiedlichen Zeiten zu bewegen als zum Anwärmen bzw. Kühlen erforderlich ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, vorstehende Nachteile weitgehend zu vermeiden und ein sowohl Zonen- bzw. Behand­ lungszeitunabhängiges Verfahren anzugeben mittels dem ein schnelleres und gleichmäßigeres Anwärmen und/oder Kühlen von Brenngut erreicht wird. Insbesondere sollen Ofengase nicht aus dem Ofenraum zwecks Rezirkulation dabei herausgeführt wer­ den, so daß externe Wärmeverluste durch Leitungen und Undich­ tigkeiten am Ofenkörper vermieden werden. Die Aufgabe soll ferner vorzugsweise durch instationäre Ofenströmungen bewirkt werden, so daß Turbulenz der Ofenatmosphäre aufgezwungen wird von jeweils erforderlicher und möglicher Stärke. Auf die Ofen­ atmosphäre soll dabei, erforderlichenfalls durch Einsatz von Schutzgas, Rücksicht genommen werden. Auch soll der seitherige Nachteil, daß mit externen Umwälzeinrichtungen große Ofen­ querschnitte nicht mehr ausreichend und gleichmäßig stark be­ lüftet werden können beseitigt werden, so daß auch große Ofen­ querschnitte zu hoher Konvektions- und Ofenleistung gebracht werden.

Zur erfindungsgemäßen Lösung des Problems wird von an sich bekannten Strahldüsen (Ringmanteldüsen) ausgegangen, welche bekanntermaßen ein günstiges Verhältnis von Förderluft zu Treibluft aufweisen. Solche Düsen werden im Ofenraum stationär placiert oder beweglich angeordnet, so daß sie die Ofenatmos­ phäre ansaugen und mit hoher Geschwindigkeit wieder ausblasen ohne diese aus dem Ofen herauszuführen. Somit muß nur das Düsentreibmittel, z. B. Luft, Ofengas oder Schutzgas in den Ofen zum Betrieb der dort angeordneten Düsen eingeführt wer­ den. Das Verhältnis ist dabei etwa 1 : 20 bis 1 : 40, hinzu kommt noch die mit dem Treibstahlsog umgewälzte Ofenatmosphäre, die sich nach den Luftquerschnitten und Ofeninnenkonfiguration richtet.

Eine vorteilhafte Betriebsweise ist der intermittierende, se­ quente Betrieb von einer Reihe solcher Impulsstrahldüsen, wo­ durch sich eine hohe Turbulenz im Kühl- bzw. Aufheizraum eines Brennofens ergibt.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorge­ sehen, Impulsstrahldüsen heb-, senk-, dreh- und schwenkbar im Ofenraum anzuordnen und mit an sich bekannten mechanischen Mitteln zu bewegen.

Bei einer solchen Anwendungsart lassen sich z. B. besonders hohe Kühlgeschwindigkeiten unter hoher Temperaturgleichmäßig­ keit erzielen, da die Luftförderung fast unmittelbar am Kühl­ gut zur Wirkung kommt und besonders bei großen Öfen vorteil­ haft anzuwenden ist. Im Gegensatz zu bisherigen Systemen las­ sen sich z. B. bei Tunnelöfen mit Querschlitzen die Brennstapel örtlich intensiv in Ofenlängsrichtung belüften. Daraus läßt sich z. B. eine intensive Schnellkühleinrichtung für das Brenn­ gut gestalten.

Bei einem stationären Einbau der Impulsstrahldüsen (1) kann beispielhaft nach Abb. 1 verfahren werden, wo wechselweise solche links und rechts unter die Ofendecke (2) eingebaut sind, frei aus dem Ofenraum (3) ansaugen und unter schrägem Winkel unter Umwälzeffekt auf die Ofensohle (4) impulsweise blasen. Die Treibluft wird über die Leitung (5) zugeführt.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung mit heb- und senkbaren Impuls­ strahldüsen (1), welche an einem Huborgan (6) zwischen Brenn- Besatzblöcken auf und ab bewegt werden, womit eine sehr hohe Konvektion bei großen Brennräumen (7) erreicht wird.

Die Impulsstrahldüsen werden vorzugsweise aus hitzebeständigem Stahl oder Keramik hergestellt und können somit auch ohne be­ wegliche Teile in Temperaturen eingesetzt werden, wo Umwälz­ gebläse nicht mehr zuverlässig arbeiten würden.

Zur wirtschaftlichen Treibmittelerzeugung wird außerdem vor­ geschlagen, nach dem Druckmittelerzeuger periodisch arbeiten­ de Wärmetauscher nachzuschalten und mit Absperrorganen zu versehen, um die Enddruckstufen des Treibmittels durch eine Druckmittelerwärmung zu erreichen.

Die Druckmittelerzeugung erfolgt z. B. bis 2 bar mittels Kompressor und von 2 auf ca. 4 bar durch Erwärmung der Druck­ luft bzw. Ofen oder Schutzgas auf ca. 300 Grad C in geschlos­ senem Wärmetauscherrohr in periodischer Weise, z. B. aus Ausblaswärme. Ein solches System arbeitet mittels automa­ tischen Ventilen und Sequenzsteuerung.

Claims (5)

1. Verfahren und Vorrichtung zum Schnellerwärmen oder Kühlen von Brenngut in periodischen und kontinuierlichen Brennöfen, da­ durch gekennzeichnet, daß Impulsstrahldüsen (Ringmanteldüsen) im Ofenraum angeordnet sind und mittels eines Druckmittels, z. B. Luft, Ofengas oder Schutzgas kontinuierlich zur Ofen­ gasumwälzung betrieben werden.

2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Impulsstrahldüsen intermittierend auto­ matisch sequenzgesteuert betrieben werden.

3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 + 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Impulsstrahldüsen in oder unter der Ofendecke in schrägem Winkel nach unten abwechselnd von links und rechts blasend eingebaut sind.

4. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Impulsstrahldüsen heb-, senk-, dreh- und schwenk­ bar im Ofenraum angeordnet sind.

5. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zum Betrieb der Impulsstrahldüsen verwende­ te Druckmittel (Luft, Ofengas oder Schutzgas) von einem Druck­ erzeuger erzeugt wird und mittels Erwärmung über Wärmetauscher auf den endgültigen Betriebsdruck gebracht wird, welche dis­ kontinuierlich betrieben werden.